เทคโนโลยีสิทธิบัตรของ Mingxu Machinery การวิเคราะห์เชิงลึก: ส่วนประกอบปรับการหล่อลื่นด้วยตนเองที่น่าเชื่อถือสูงสำหรับอุปกรณ์การแพทย์ (หมายเลขสิทธิบัตร: ZL 2023 2 3463961.x)

ภูมิหลังทางเทคนิคและจุดปวดอุตสาหกรรม

ในอุปกรณ์การแพทย์ที่มีความแม่นยำ (เช่นอุปกรณ์การยึดเกาะทางศัลยกรรมกระดูกและแขนหุ่นยนต์ผ่าตัดที่มีการบุกรุกน้อยที่สุด) ความเสถียรของการหล่อลื่นแบบไดนามิกของส่วนประกอบที่ปรับได้นั้นส่งผลโดยตรงต่ออายุการใช้งานของอุปกรณ์และความปลอดภัยในการปฏิบัติงาน แบบดั้งเดิม แบริ่งหล่อลื่นด้วยตนเอง โดยทั่วไปมีข้อบกพร่องที่สำคัญสองประการ:

l ความล้มเหลวของโครงสร้าง: ความแข็งแรงของพันธะ intercial ระหว่างผงที่เผาผลาญด้วยการหล่อลื่นด้วยตนเองและสารตั้งต้นไม่เพียงพอ (โดยทั่วไป≤15 MPa) ทำให้มีแนวโน้มที่จะเกิดการแตกขนาดเล็กและการแยกภายใต้โหลดสลับกัน (แหล่งข้อมูล: J. Tribol. 2023, 145 (3), 031702)

l การลดลงของการหล่อลื่น: การเติมน้ำมันหล่อลื่นขึ้นอยู่กับการบำรุงรักษาด้วยตนเองและหลังจากการทำงานอย่างต่อเนื่อง 300 ชั่วโมงสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานจะเพิ่มขึ้นมากกว่า 40% (การทดสอบมาตรฐาน ASTM G99)

การวิเคราะห์นวัตกรรมเทคโนโลยีหลัก

I. โครงสร้างการเชื่อมต่อทอพอโลยีทนต่อการเฉือนและการปลด

1.1 ระบบ จำกัด สามมิติ

โมดูลล็อควงแหวนด้านนอก:

•ร่องตำแหน่งวงกลม (101) มีให้ที่ผนังด้านนอกของร่างกายวงแหวนปรับ (10) โดยมี 3 ชุดของหลุม จำกัด φ2.5mm (102) (ความอดทน± 0.01 มม.) กระจายอย่างสม่ำเสมอภายในร่อง

•บล็อกการหล่อลื่นด้วยตนเองครั้งแรก (20) ใช้วัสดุคอมโพสิตกราไฟท์คอปเปอร์ (CU-15%SN-8%GR) ส่วนวงแหวน (201) และพินที่ จำกัด (202) เกิดขึ้นอย่างรวมผ่านการตัดเฉือนไฟฟ้า หมุดและหลุมที่ จำกัด ใช้การเปลี่ยน H7/G6 พอดีเพื่อให้ได้ข้อ จำกัด รัศมี (ดูรูปด้านล่าง)

โมดูลการเสริมแรงวงแหวนด้านใน:

บล็อกการหล่อลื่นด้วยตนเองครั้งที่สอง (30) ถูกฝังอยู่ในร่องการติดตั้ง (103) โดยมีพิน จำกัด ที่สอง (301) เจาะผ่านผนังด้านข้างของแหวนปรับเพื่อสร้างแกนล็อคตามแนวแกนที่มีรู จำกัด (102) สร้างเครือข่ายข้อ จำกัด สามมิติ (ดูรูปด้านล่าง)

1.2 การเพิ่มประสิทธิภาพทางกล

•การวิเคราะห์องค์ประกอบ จำกัด แสดงให้เห็นว่าโครงสร้างนี้เพิ่มความแข็งแรงของแรงเฉือนแบบอินเทอร์เซียลเป็น 38.7 MPa (เทียบกับ 12.4 MPa สำหรับกระบวนการพันธะดั้งเดิม)

•การทดสอบการสั่นสะเทือน (มาตรฐาน ISO 10816-1) แสดงให้เห็นว่าภายใต้เงื่อนไข 50 Hz/5 กรัมการกระจัดของบล็อกหล่อลื่นคือ <5 μM (ค่าเฉลี่ยอุตสาหกรรม> 50 μm)

ii. การออกแบบระบบหล่อลื่นที่ยั่งยืนด้วยตนเอง

2.1 สถาปัตยกรรมชี้นำน้ำมันไมโครแชนเนล

•ร่องนำน้ำมันเกลียวสิบสองอัน (105) ที่มีความกว้าง 0.8 มม. และความลึก 0.5 มม. จะถูกกลึงบนผนังด้านในของแหวนปรับทำให้สามารถเติมเต็มจาระบีได้ผ่านการกระทำของเส้นเลือดฝอย

•ร่องนำทางน้ำมันเชื่อมต่อกับร่องการติดตั้ง (103) สร้างเครือข่าย "เส้นทางน้ำมันเส้นทางน้ำมันหลัก" ซึ่งจะเพิ่มความเร็วในการแพร่กระจายของสารหล่อลื่น 3.2 เท่า (ดูการจำลองความเร็วการไหลของเมฆด้านล่าง)

2.2 การเพิ่มประสิทธิภาพวัสดุเสริมฤทธิ์กัน

•บล็อกการหล่อลื่นด้วยตนเองใช้กระบวนการเผาแบบไล่ระดับสี: ชั้นพื้นผิวเป็นชั้นกราไฟท์ที่มีรูพรุน (รูพรุน 25% ± 2%) และชั้นล่างเป็นโลหะผสมทองแดงหนาแน่นความสามารถในการเก็บน้ำมันและความแข็งแรงเชิงกล

•หลังจากการทดสอบแบบ block-on-ring (โหลด 200n ความเร็ว 60rpm) ค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานจะคงที่ในช่วง 0.08-0.12 โดยมีอัตราการสึกหรอเพียง 3.2 ×10⁻⁶mm³/n · m (เทียบกับ 9.7 ×10⁻⁶สำหรับโครงสร้างดั้งเดิม)

iii. กลไกการปรับตามหลักสรีรศาสตร์

3.1 การวางตำแหน่งเกียร์ที่เพิ่มขึ้น

•ผนังด้านนอกได้รับการออกแบบด้วยร่องปรับรูปโค้ง 12 เส้น (104) ที่มีรัศมีความโค้งของ R = 1.5 มม. จับคู่กับลูกเหล็กที่โหลดสปริงเพื่อให้ได้ความแม่นยำในการทำดัชนี± 0.5 °

•การทดสอบแรงบิดแสดงให้เห็นว่าแรงบิดเปลี่ยนเกียร์คือ 0.15-0.25N · m (สอดคล้องกับมาตรฐาน ISO 10993 สำหรับกองกำลังการแพทย์)

3.2 การออกแบบแบบเปลี่ยนได้แบบแยกส่วนได้

•บล็อกการหล่อลื่นด้วยตนเองและฐานเป็นกลไกที่เชื่อมต่อกันแทนการผูกมัดทางเคมีสนับสนุนการแทนที่ในแหล่งกำเนิด (แรงกำจัด≤20n, แรงติดตั้ง≥50n)

•รอบการบำรุงรักษาขยายไปถึง 5,000 รอบ (เทียบกับ 800 รอบสำหรับโครงสร้างดั้งเดิม)

ตารางเปรียบเทียบพารามิเตอร์ทางเทคนิค

การตรวจสอบสถานการณ์จำลองแอปพลิเคชันทั่วไป

กรณีที่ 1: ข้อต่อหมุนของอุปกรณ์ลากกระดูกและข้อ

•หลังจากการดำเนินการอย่างต่อเนื่องเป็นเวลา 2,000 ชั่วโมงภายใต้โหลดแบบไดนามิกของ 200N ไม่มีการปลดบล็อกการหล่อลื่นและความผันผวนของแรงบิดคือ <5% ​​(โครงสร้างดั้งเดิมมีความผันผวน> 30%)

•ข้อเสนอแนะทางคลินิกระบุว่าอัตราการซ่อมแซมอุปกรณ์ลดลงจาก 1.2 เท่า/ปีเป็น 0.3 ครั้ง/ปี (แหล่งข้อมูล: รายงานแผนกอุปกรณ์จากโรงพยาบาลระดับอุดมศึกษาในจีนตะวันออกในปี 2566)

กรณีที่ 2: กลไกการปรับมุมของเอนโดสโคป

•ในสภาพแวดล้อมที่มีความชื้น RH 90%อัตราการเก็บรักษาน้ำมันหล่อลื่นคือ> 85%(การออกแบบแบบดั้งเดิมมี <60%)

•ความแม่นยำในการปฏิบัติงานได้รับการปรับปรุงเป็น± 0.3 °, เป็นไปตามมาตรฐาน EN 60601-2-18 สำหรับอุปกรณ์ไฟฟ้าทางการแพทย์

ผ่านสามเส้นทางทางเทคนิคของการออกแบบโครงสร้างการเชื่อมต่อทอพอโลยีการควบคุมการหล่อลื่นไมโครฟลูอิดิคและวิศวกรรมวัสดุการไล่ระดับสีสิทธิบัตรของเราได้นิยามมาตรฐานความน่าเชื่อถือสำหรับส่วนประกอบที่ปรับได้ในอุปกรณ์การแพทย์ จากการค้นหาที่แปลกใหม่ (Derwent Innovation) โครงสร้างนี้เป็นผู้นำในระดับสากลในแง่ของการต่อต้านการทัศนคติและความสามารถในการบำรุงรักษาตนเอง

หากคุณต้องการเรียนรู้เพิ่มเติมโปรดติดต่อ เครื่องจักร Mingxu เพื่อรับรายงานสิทธิบัตรที่สมบูรณ์: [email protected]